淺談凍土路基的基本設計方法

摘要：簡要分析多年凍土路基設計的基本方法，為保證凍土地區道路工程質量提供借鑒。

關鍵詞：凍土 融沉 翻漿 保溫 破壞

0 引言

近年來，隨著黑龍江省交通運輸事業的蓬勃發展，公路建設步伐加快，特別是西北部地區開發和建設逐步深入，西北部地區的公路建設快速發展，在近幾年的公路建設中，由多年凍土產生的融沉、翻漿等病害對工程建設的影響日趨明顯，成為威脅工程質量的主要因素之一。因此，關注和了解多年凍土知識，研究并掌握多年凍土的處理技術，對保證工程質量和節省工程造價將具有重要意義。

東北地區的凍土在各種地質、地理等自然因素影響下，形成以谷地為中心，逐漸向兩側展開的分布形式。具有地溫低、凍土厚度大、分布面積廣的基本特征。稱為“興安谷地型”多年凍土。根據年平均氣溫、地溫、厚度及分布的連續性程度，自北向南分為：大片連續多年凍土、島狀融區多年凍土、島狀凍土、季節性凍土等類型。

1 凍土路基設計的基本方法

凍土是一種特殊的土體。其成分、結構、熱物理及物理力學性質均有著不同于一般土的許多特點。常見的凍土路段道路破壞現象有：融沉、凍脹、翻漿等。只有對這些破壞現象給與充分的重視，并加以研究，才能更好的在以后的道路修建中，減少和避免這些現象的發生，現簡要介紹一下凍土路基的基本設計方法。

凍土路基設計的基本方法主要為保溫和破壞兩種：

1.1 保溫 從保護凍土出發，單純考慮路堤高度時，熱穩定的影響是比較簡單的。因為路基越高，意味著從上界流向地中的傳熱過程中，熱阻增大、路基自身的儲熱能力增大，因而有利于熱穩定。但是路基不能無節制的加高。路基的高度應以降低垂直熱流至接近熱平衡為原則，是凍土上限埋深達到可能融化的最大深度。

從路基熱穩定角度看，設定一定高度和寬度的護坡道或放緩邊坡，可以加強側向散熱，減小垂直熱阻。根據工程經驗，設置護坡道的路段，熱融沉陷相對弱的多，加高加寬護坡道可以使路側凍土上限上升，一方面防止凍結層上水進入路基下凍土上限凹槽，使多年凍土融化；另一方面可形成水平地溫梯度，促進側向散熱。護坡道的寬度不宜小于2~3米，在排水不暢的地段不宜小于5米。高度一般0.8~1.5米為宜(主要考慮到經濟性)。

凍土路堤填料既要滿足承載能力的要求，又要滿足防止路基聚冰凍脹作用，同時還要考慮其保溫性能。作為多年凍土地區路基的填料，巖塊、粗粒土及細粒土各有優缺點。巖塊和粗粒土持水能力要比細粒土小，在相同的氣候條件下，含水量小的粗粒土在冬季散失的熱量小，而潮濕的細粒土在冬季散失的熱量大；粗粒土的滲透性能較好，因此夏季雨水滲水粗粒土攜帶的熱量要較細粒土多；細粒土作填料一般填筑比較緊密，空隙度小、空氣充量小，基本上是以土顆粒本身進行熱傳導，熱傳導的速度比較慢，而以巖塊的碎塊石、卵石土及粗粒土等填筑時，一般空隙度較大，空氣在空隙中易產生對流，因而增強了熱傳導性能，夏季易于吸熱，冬季易于放熱，使熱源能量傳遞較深。

上述熱傳導性能的差別，是由于粗粒土與細粒土熱物理狀態的不一致性，因為熱容量不同，因此在凍融交替過程中，在吸熱、散熱速度上，時間上均不相同，填砂粘土的地溫要比填砂卵石為低，地溫的回升速度填粘土的較填砂卵石的明顯。在做好地表排水的前提下，用粗粒土或細粒土作填料對保護基底凍土無明顯的區別，填料類別一般不起控制作用。因此，除了特殊要求外，宜采取因地制宜，就近取土的原則，以便施工，降低造價。但在特殊路段，路基填料的選擇一定要慎重，要考慮各種控制因素，有時遠距離取用適宜的填土也是必要的。如對排水困難的地段，適當利用粘性土或底部填滲水土做隔斷層，可以有效低防止地表水滲入基底造成路基融沉或因毛細水作用而造成的凍脹病害。

草皮、富含腐植土，草炭土和泥炭土等類土應控制使用，因其不宜壓實，導致路基的穩定性和強度降低，對行車是不安全的。

1.2 破壞 當凍土已有破壞跡象及含水量較小、融化后不致發生過量沉陷的凍土路段，可以采用破壞的處理方式，將路基范圍內基底的多年凍土層全部清除，換填天然砂礫、碎石土、或風化砂礫。同時，應做好路基兩側的排水工作。

邊溝宜寬淺，不宜深挖，必須采取防滲保溫措施。在斜坡地段設置遠距離(10米以外)截水溝，回填深溝，避免坡腳積水下滲。對兩側排水無出路的地段不宜設置涵洞，宜以寬護坡道擠出積水，否則積水于涵洞兩側，有害無益。在斜坡地段的上坡翼側護坡道外地下水匯集處，宜設置疏水設施將地下水疏導向另一側，以免匯入路基。疏水設施可以采用保溫滲溝或盲溝，并做好出水口防塞防凍工作。

2 結束語

總之，在凍土路基的設計中，首先要對凍土路基作出正確的工程地質評價，然后根據不同的特點選擇因地制宜的處理方式，最大限度的保持路基的穩定性。

參考文獻：

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